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钙钛矿,商业化的瓶颈在哪里?

2023-03-29 17:52
来源:澎湃新闻·澎湃号·湃客
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作者/星空下的烤包子

编辑/菠菜的星空

排版/星空下的韭菜

盼望着,盼望着,在补贴褪去、新玩家不断进入的光伏赛道上,“内卷”成为一种普遍的现象,大家都希望出现一种新的技术或材料能打破这种内卷。就在这样的背景下,钙钛矿电池映入了大家的眼帘。

看空和看多钙钛矿的两拨人擦肩而过,互道一声:傻瓜!

但不少玩家也在最近发声,说现在离大规模量产还有些距离。那么,今天我们就走进钙钛矿电池的世界,看看这个时间点投资是不是有些着急?

一、热度不是谁想蹭,想蹭就能蹭

一般来说,赛道上的头部玩家更容易凭借着资本和技术的强大实力,更容易钻研新技术。

比如隆基绿能(601012)就在钙钛矿技术路线上进行了前瞻性研究和布局,但同时也做出提示,商业化大规模应用尚不成熟。做出这种判断的不止隆基,海目星(688559)、美畅股份(300861)都做出了类型的前景判断。

但这丝毫不影响投资者对于新技术的热情,钙钛矿电池板块最近涨多跌少。但是需要警惕的是,有玩家借机也开始疯狂蹭热度,比如奥联电子(300585)去年年底宣布“2023年实现50MW钙钛矿太阳能电池中试线投产”,40个交易日股价翻了3倍多,但是很快被现实打脸,上个月末被立案调查。

奥联电子股价

所谓是骡是马拉出来溜溜,奥联电子的生产线还没被拉出来,就已经被抛出了钙钛矿的大家庭,不免让人唏嘘。

但是蹭热度归蹭热度,钙钛矿电池本身还是有优势的。这不,产品未动、标准先行。十多天前,钙钛矿光伏标准专题组成立大会召开,标准的建议也从侧面助推电池从实验室走到产业化中。

来源:公开数据整理

二、在不确定性中寻找确定性

众所周知,目前已经实现量产的电池主要是单晶硅和多晶硅电池。而钙钛矿电池,则是新型薄膜电池的代表,它因为光电转化效率极限高于晶硅电池(双节钙钛矿超过35%),所以也就成为了“全村的希望”。它的典型结构有5层,钙钛矿层则居于最中间。

钙钛矿电池结构示意图

除了光电转化效率外,从理论研究的角度,钙钛矿电池的另一大优势是发电量高,背后的原因是低温度系数和高吸收系数,就意味着在弱光下的性能更好。此外,很重要的一点就是它的低成本。一般来说,晶硅组件的制造成本在1元/W以上,钙钛矿组件理论上讲成本可降至0.5~0.6元/W,但目前实际肯定做不到。

以上聊到的三大法宝,让钙钛矿电池在光伏电站、BIPV、车载光伏,甚至在储能方向都有着美好的畅想。

来源:同花顺-绿的谐波

近些年,随着不同国家的对钙钛矿电池的愈加重视,它在实际中的转化效率在最近十几年不断提升,实验室效率从过去的1%发展到了现在的超过了25%,大面积制备的效率也已经超过了15%。这些都是钙钛矿理论上的优势。

钙钛矿电池效率不断提升

但,实际呢?

三、天花板高不高?高,也不高

但是优点归优点,凡事都要辩证的看问题,在制造工艺上,钙钛矿还有很长的路要走。

简单来说,钙钛矿电池组件生产共需要镀膜、激光、涂布、封装四种设备,镀膜设备价值量最高,大约占了50%以上。据目前为数不多的公开信息看,兆瓦级产线设备总投资约 1.2 亿元,光是镀膜设备就占到了6000万。所以镀膜设备的国产化也就成为降本的重要途径之一。

刚才也讲到了,钙钛矿一共有五层结构,钙钛矿光吸收层位于最中心的位置。关于钙钛矿薄膜的制备技术,刮刀涂布和狭缝涂布法是目前产业化应用较多的工艺,而热蒸法是钙钛矿叠层电池比较主流的工艺。但是每种工艺都有他们的缺陷,比如刮刀涂布法的溶液利用率低,敞开环境下溶液均一性差,狭缝涂布法对设备精确度要求较高。

此外,激光工艺涉及到整个钙钛矿电池的制备流程,功能重要度较高。激光设备精度提升可以有效减小死区面积,这样让大面积制备也成为可能。但是目前激光的国产化还有很长的路要走,存在卡脖子的风险。

再举一个例子,就以涂覆为例,钙钛矿的涂覆技术目前也尚不成熟,导致钙钛矿层没法均匀地涂抹在设备表面。

这样看来,没有一种制备工艺目前是十全十美的。从实验室技术到工厂技术,简直是一步一坎。

据专业机构预测,随着相关玩家的产能规划呼之欲出,预计2030年钙钛矿电池新增产能达将达161GW,市场空间将有望接近1000亿元。十年后画的饼,你真的会相信吗?人的一生,有多少个十年呢?

钙钛矿电池市场预测

四、谁都想吃螃蟹,但螃蟹离我们很远

当你知道钙钛矿理论上的天花板应该很高时,肯定不会放弃提前布局的机会,因为现在的付出,就有可能在未来的某一天弯道超车。

从目前公开的信息中,首先令人兴奋的是,纤纳光电的α组件宣布顺利通过稳定性全体系认证,成为全球首个且目前唯一完整通过这两项稳定性全体系测试的钙钛矿机构。仁烁光能建设的全球首条全钙钛矿叠层光伏组件研发线正式投产。

除了以上玩家创造的多个“第一”,像光伏大佬协鑫100MW钙钛矿生产线开始试生产,旗下协鑫光电宣布完成5亿元B+轮融资,融资款主要也是用于钙钛矿组件的工艺和设备开发,其组件效率有望在今年底实现18%,预计寿命能有超过25年。能否在年底顺利实现跑通量产,我们拭目以待。

但是笔者必须浇一盆冷水,因为钙钛矿材料属于离子晶体材料,非常脆弱,存在不耐高温,不耐光照等缺陷,实际寿命据笔者和业内人士沟通,远远小于25年。

钙钛矿产能不完全统计

毕竟目前大面积制备正是钙钛矿量产面临的最大挑战之一。小尺寸组件的经济性不是太好,钙钛矿组件想要实现量产,把尺寸做大降低成本几乎成为了唯一的途径。但是尺寸大了之后,又会出现不均匀性、电阻率升高等非常棘手的问题。这绝对是一个两难的选择。

但反过来想,现在技术上的难题一旦攻破,未来的“护城河”就会因此建立。但是目前来讲。现在离商业化还有很长的路要走。

很漫长、充满荆棘的道路,你真的愿意走吗?站在远处,静静看着这条赛道疯狂炒作之后的一地鸡毛,不是更好吗?

注:本文不构成任何投资建议。股市有风险,入市需谨慎。没有买卖就没有伤害。

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